CN106813691B - 挡位检测装置和车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种挡位检测装置和车辆，所述的挡位检测装置包括：红外光发射模块，所述红外光发射模块用于向换挡机构发射红外光束；红外光接收模块，所述红外光接收模块用于接收所述换挡机构反射的红外光束；控制模块，所述红外光发射模块和所述红外光接收模块均与所述控制模块相连，所述控制模块用于根据所述红外光束的发射与接收的时间差判断所述换挡机构所处的挡位。本发明所述的挡位检测装置，通过采用红外光束来检测换挡机构所处的挡位，由于红外光束基本不受环境因素(比如温度)的影响，应用范围广，特别是可以应用于较恶劣的环境，基本不受换挡机构的振动的影响，检测精度高，且结构简单。
Description
技术领域
本发明涉及车辆制造技术领域，具体而言，涉及一种挡位检测装置和设置有该挡位检测装置的车辆。
背景技术
随着车辆行业的不断发展，产品逐步走向控制智能化、性能精确化的趋势，近年来对自动变速器的需求也更加高涨。目前应用于自动变速器的挡位检测装置大多采用霍尔芯片配合磁铁模式。
相关技术中，挡位传感器固定在变速器的换挡轴上，霍尔芯片设在传感器的外壳上，磁铁粘附在传感器的转子上，通过换挡轴的旋转可以带动磁铁转动，从而引起磁场强度的变化，霍尔芯片通过磁通量的变化产生电压或电流信号，该电压或电流信号经过转换可计算得到换挡轴挡位。
由于变速器周围的环境复杂，对磁场信号存在较大的干扰，且磁铁的磁性随环境温度的变化而变化，换挡轴的旋转也会发生摆动等，这使霍尔芯片输出的信号出现偏差，精度低，且采集时容易发生信号跳变，影响整车信号的判断和可靠性。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种挡位检测装置，以提高挡位检测装置的检测精度。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种挡位检测装置，包括：红外光发射模块，所述红外光发射模块用于向换挡机构发射红外光束；红外光接收模块，所述红外光接收模块用于接收所述换挡机构反射的红外光束；控制模块，所述红外光发射模块和所述红外光接收模块均与所述控制模块相连，所述控制模块用于根据所述红外光束的发射与接收的时间差判断所述换挡机构所处的挡位。
进一步地，所述的挡位检测装置还包括：第一镜头，所述第一镜头设在所述红外光发射模块与所述换挡机构之间以调整发射的所述红外光束的光路；第二镜头，所述第二镜头设在所述红外光接收模块与所述换挡机构之间以调整反射的所述红外光束的光路。
进一步地，所述第一镜头与所述第二镜头为同一个镜头。
进一步地，所述红外光发射模块发射的所述红外光束为脉冲式，所述控制模块根据n束所述红外光束的发射与接收的时间差之和判断所述换挡机构所处的挡位，且n为整数，n＞1。
进一步地，所述红外光发射模块发射的所述红外光束为脉冲式，所述控制模块根据第一束所述红外光束的发射时间与第n束所述红外光束的接收时间的时间差判断所述换挡机构所处的挡位，且n为整数，n＞1。
进一步地，n满足：8000≤n≤12000。
进一步地，所述控制模块为单片微型计算机，所述单片微型计算机的预设程序为开放刷写式。
进一步地，所述红外光发射模块用于向所述换挡机构的拉索球头发射所述红外光束。
进一步地，所述挡位检测装置还包括电源管理模块，所述电源管理模块与所述控制模块相连。
相对于现有技术，本发明所述的挡位检测装置具有以下优势：
(1)本发明所述的挡位检测装置，通过采用红外光束来检测换挡机构所处的挡位，由于红外光束基本不受环境因素(比如温度)的影响，应用范围广，特别是可以应用于较恶劣的环境，基本不受换挡机构的振动的影响，检测精度高，且结构简单。
本发明的另一目的在于提出一种车辆，设置有上述任一种所述的挡位检测装置。
所述车辆与上述的挡位检测装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的挡位检测装置的工作状态示意图；
图2为本发明实施例所述的挡位检测装置的结构示意图。
附图标记说明：
100-挡位检测装置，110-红外光发射模块，120-红外光接收模块，130-控制模块，131-显示单元，141-第一镜头，142-第二镜头，150-电源管理模块，160-驱动模块，170-信号处理模块，200-换挡机构，210-拉索球头，220-换挡轴，230-固定卡扣，240-换挡拉索，300-TCU。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1和图2所示，挡位检测装置100包括红外光发射模块110、红外光接收模块120和控制模块130。
其中，红外光发射模块110用于向换挡机构200发射红外光束，且红外光发射模块110可以与控制模块130相连，可选地，红外光发射模块110可以包括红外光发射二极管。红外光接收模块120用于接收换挡机构200反射的红外光束，且红外光接收模块120可以与控制模块130相连，可选地，红外光接收模块120可以包括光敏二极管。控制模块130用于根据红外光束的发射与接收的时间差判断换挡机构200所处的挡位。
可以理解的是，控制模块130向红外光发射模块110发出指令，红外光发射模块110接收该指令以向换挡机构200发射红外光束，该红外光束被换挡机构200反射后被红外光接收模块120接收。
红外光束照射到换挡机构200再反射回红外光接收模块120需要一定的时间，根据红外光束的发射与接收的时间差，控制模块130可以判断换挡机构200的被红外光束照射的部位离挡位检测装置100的距离，也就是可以判断换挡机构200的位置，从而判断出换挡机构200所处的挡位，控制模块130还可以将检测的结果输送给车辆的变速器控制单元(TCU300)。
需要说明的是，红外光束的发射与接收的时间差可以为同一束红外光束发射与接收的时间差，也可以为多束红外光束的发射与接收的时间差。
根据本发明实施例的挡位检测装置100，摒弃了现有的通过磁场检测的方法，而是采用红外光束来检测换挡机构200所处的挡位，由于红外光束基本不受环境因素(比如温度)的影响，挡位检测装置100的应用范围广，特别是可以应用于较恶劣的环境，挡位检测装置100基本不受换挡机构200的振动的影响，检测精度高可靠性好，且结构简单。
在本发明的一些优选的实施例中，如图1-图2所示，挡位检测装置100还可以包括电源管理模块150，电源管理模块150可以与控制模块130相连。
电源管理模块150用于管理和调节挡位检测装置100的电源状况，具体地，电源管理模块150可以为红外光发射模块110提供发射红外光束所需的电源、为控制模块130提供电源和为红外光接收模块120提供反馈信号所需的电源。
如图1所示，挡位检测装置100还可以包括第一镜头141，第一镜头141可以设在红外光发射模块110与换挡机构200之间以调整发射的红外光束的光路。比如，红外光发射模块110发射的红外光束可以通过第一镜头141的折射作用再照射到换挡机构200上。
如图1所示，挡位检测装置100还可以包括第二镜头142，第二镜头142可以设在红外光接收模块120与换挡机构200之间以调整反射的红外光束的光路。比如，换挡机构200反射的红外光束可以通过第二镜头142的折射作用再会聚到红外光接收模块120上。
通过第一镜头141和第二镜头142对光路的调整，可以保证挡位检测装置100的正常工作，且挡位检测装置100的结构更加紧凑小巧。
优选地，如图1所示，第一镜头141与第二镜头142可以为同一个镜头。由此，挡位检测装置100的结构进一步精简，体积更为小巧。
在本发明的一些优选的实施例中，如图1所示，红外光发射模块110用于向换挡机构200的拉索球头210发射红外光束。也就是说，红外光束的反射面位于拉索球头210上，由于在换挡过程中，拉索球头210的位置变化较大，通过向拉索球头210发射红外光束，可以进一步提升挡位检测装置100的检测精度。
如图1所示，拉索球头210可以与换挡机构200的换挡轴220相连，在换挡轴220转动以换挡时，拉索球头210的位置随之改变，拉索球头210还可以通过换挡机构200的固定卡扣230与换挡机构200的换挡拉索240相连。
如图2所示，控制模块130与红外光发射模块110之间可以设有驱动模块160，控制模块130发出指令，驱动模块160可以根据该指令驱动红外光发射模块110发射红外光束。
如图2所示，控制模块130与红外光接收模块120之间可以设有信号处理模块170，红外光接收模块120接收到反射的红外光束后可以向信号处理模块170发出信号，信号处理模块170可以根据该信号计算出拉索球头210到挡位检测装置100的距离，并将该距离信号传递给控制模块130。控制模块130收到该距离信号后再根据预设的程序判断换挡机构200所处的挡位。
可选地，信号处理模块170可以为DSP(digital signal processor)微处理器。可选地，信号处理模块170可以与控制模块130集成设置。
可选地，控制模块130上可以设置有显示单元131，显示单元131可以用于显示换挡机构200所处的挡位或者显示换挡机构200的工作状态。
在本发明的一些可选的实施例中，控制模块130可以为单片微型计算机，单片微型计算机内可以装有发射控制程序、接收控制程序、时间处理模块、数字处理模块和故障自诊断模块。
其中，发射控制程序可以用于控制红外光发射模块110，接收控制程序可以用于控制红外光接收模块120，时间处理模块可以用于计算红外光束的发射与接收的时间差，数字处理模块可以用于数据的编译，故障自诊断模块可以用于诊断挡位检测装置100的故障。
优选地，单片微型计算机的预设程序为开放刷写式，也就是说，单片微型计算机里安装的程序可以根据需要进行刷写，比如换挡机构200或者车辆的其它部件发生机械磨损时，可以对单片微型计算机的预设程序做适应性地调整，以降低挡位检测装置100的检测误差，防止挡位检测装置100无法识别挡位。
在本发明的一些优选的实施例中，红外光发射模块110发射的红外光束可以为脉冲式，控制模块130可以根据n束红外光束的发射与接收的时间差之和判断换挡机构200所处的挡位，且n为整数，n＞1。
可以理解的是，红外光发射模块110从第一束红外光束开始，依次发射n束红外光束，第一束红外光束发射与接收的时间差为Δt1，第二束红外光束发射与接收的时间差为Δt2，…，第n束红外光束发射与接收的时间差为Δtn，计算n束红外光束的发射与接收的时间差之和ΔT＝Δt1+Δt2+…+Δtn。由于一束红外光束发射与接收的时间差较短，通过上述设计，便于时间差的计算，挡位检测装置100的检测精度更高。
优选地，n满足：8000≤n≤12000。由此，挡位检测装置100的检测精度高，可以消除由于某次测量误差带来的计算结果的误差。具体地，n可以为10000。
在本发明的另一些优选的实施例中，红外光发射模块110发射的红外光束可以为脉冲式，控制模块130可以根据第一束红外光束的发射时间与第n束红外光束的接收时间的时间差判断换挡机构200所处的挡位，且n为整数，n＞1。
可以理解的是，红外光发射模块110从第一束红外光束开始，依次发射n束红外光束，第一束红外光束发射的时间为t0，第n束红外光束接收的时间为tn，计算第一束红外光束的发射时间与第n束红外光束的接收时间的时间差ΔT＝tn-t0。由于一束红外光束发射与接收的时间差较短，通过上述设计，相当于放大了时间差，便于时间差的计算，挡位检测装置100的检测精度更高。
优选地，n满足：8000≤n≤12000。由此，挡位检测装置100的检测精度高。具体地，n可以为10000。
在本发明的一个具体的实施例中，挡位检测装置100的红外光发射模块110和红外光接收模块120相互配合，执行10000次的红外光束发射与红外光束接收动作，且这10000次循环作为控制模块130的时间处理模块计算红外光束发射与接收的时间差的数据，DSP微处理器170可以根据该数据计算出拉索球头210到挡位检测装置100的距离，并将该距离信号传递给单片微型计算机130，单片微型计算机130可以根据预设程序判断换挡机构200所处的挡位，且可以将挡位信号处理后发送至TCU300。
本发明实施例的挡位检测装置100的分辨率可达0.1％，且能够达到0.1％的高线性度，采样频率可达9.4KHZ，每分钟可以采集约56万个波形，挡位检测装置100的检测精度高，响应速度快。
综上所述，根据本发明实施例的挡位检测装置100，通过采用红外测距的方法，挡位检测装置100的应用范围广，特别是在恶劣的环境下可靠性好，基本不受换挡机构200的振动的影响，检测精度高，误差小，响应速度快，可以适应机械磨损，且结构简单。
下面描述根据本发明实施例的车辆。
如图1-图2所示，根据本发明实施例的车辆设置有如上述实施例描述的任一种挡位检测装置100。
根据本发明实施例的车辆，车辆的挡位判断准确，便于对车辆的操作，且可以适应较为恶劣的环境。
可选地，根据本发明实施例的车辆设置有自动变速器。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种挡位检测装置(100)，其特征在于，包括：
红外光发射模块(110)，所述红外光发射模块(110)用于向换挡机构(200)发射红外光束；
红外光接收模块(120)，所述红外光接收模块(120)用于接收所述换挡机构(200)反射的红外光束；
控制模块(130)，所述红外光发射模块(110)和所述红外光接收模块(120)均与所述控制模块(130)相连，所述控制模块(130)用于根据所述红外光束的发射与接收的时间差判断所述换挡机构(200)所处的挡位；
第一镜头(141)，所述第一镜头(141)设在所述红外光发射模块(110)与所述换挡机构(200)之间以调整发射的所述红外光束的光路；
第二镜头(142)，所述第二镜头(142)设在所述红外光接收模块(120)与所述换挡机构(200)之间以调整反射的所述红外光束的光路，所述第一镜头(141)与所述第二镜头(142)为同一个镜头；
所述红外光发射模块(110)用于向所述换挡机构(200)的拉索球头(210)发射所述红外光束，所述红外光发射模块(110)用于向所述换挡机构(200)的拉索球头(210)发射所述红外光束，所述拉索球头（210）与所述换挡机构（200）的换挡轴（220）相连，或所述拉索球头（210）通过所述换挡机构（200）的固定卡扣（230）与所述换挡机构（200）的换挡拉索（240）相连；
所述红外光发射模块(110)发射的所述红外光束为脉冲式，所述控制模块(130)根据n束所述红外光束的发射与接收的时间差之和判断所述换挡机构(200)所处的挡位，且n为整数，n＞1；
或者所述红外光发射模块(110)发射的所述红外光束为脉冲式，所述控制模块(130)根据第一束所述红外光束的发射时间与第n束所述红外光束的接收时间的时间差判断所述换挡机构(200)所处的挡位，且n为整数，n＞1。
2.根据权利要求1所述的挡位检测装置(100)，其特征在于，n满足：8000≤n≤12000。
3.据权利要求1所述的挡位检测装置(100)，其特征在于，所述控制模块(130)为单片微型计算机，所述单片微型计算机的预设程序为开放刷写式。
4.据权利要求1所述的挡位检测装置(100)，其特征在于，还包括电源管理模块(150)，所述电源管理模块(150)与所述控制模块(130)相连。
5.一种车辆，其特征在于，设置有如权利要求1-4中任一项所述的挡位检测装置(100)。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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